DE10227226A1 - corona shielding - Google Patents

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DE10227226A1
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Bernhard Dr. Klaussner
Volker Muhrer
Alexander MÄURER
Christian Prof. Rüssel
Klaus Schäfer
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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    • C03C13/00—Fibre or filament compositions
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Glimmschutz einer elektrischen Maschine, wobei der Glimmschutz entweder als Flies mit Fasern oder als Gewebe mit Fäden aufgebaut ist und die Fasern bzw. Fäden zumindest ein elektrisch leitfähiges anorganisches Material aufweisen.The invention relates to a glow protection of an electrical machine, wherein the glow protection is constructed either as a fleece with fibers or as a fabric with threads and the fibers or threads have at least one electrically conductive inorganic material.

Description

Die Erfindung betrifft einen Glimmschutz für elektrische Maschinen. Ein derartiger Glimmschutz weist zumeist ein Gewebe bzw. ein Flies auf.The invention relates to a glow protection for electrical Machinery. Such a glow protection usually has a fabric or a flow on.

Derartige Gewebe sind beispielsweise aus den DIN-Normen DIN 16740 und DIN 16741 aus dem Jahre 1976 (Januar) bekannt. Die DIN 16740 offenbart ein Textilglasgewebe für elektronische Zwecke. Die DIN 16741 offenbart Textilglasgewebe-Wände mit festen Wegkanten für elektronische Zwecke. Die Gewebe dienen beispielsweise als Träger für Tränkmittel, wobei durch die Tränkmittel elektrischer Eigenschaften erzielbar sind. Durch Tränkung ist beispielsweise ein Glimmschutz herstellbar.Such fabrics are, for example from the DIN standards DIN 16740 and DIN 16741 from 1976 (January) known. DIN 16740 discloses a textile glass fabric for electronic Purposes. DIN 16741 also discloses textile glass fabric walls fixed edges for electronic purposes. The fabrics serve, for example, as carriers for impregnating agents, being through the soak electrical properties can be achieved. Through soaking for example, a smoldering protection can be produced.

Der Glimmschutz kann beispielsweise auch durch ein chemisches Reduktionsverfahren hergestellt werden, wobei dies in der US.-PS 3,639,113 offenbart ist.The smoldering protection can also be produced, for example, by a chemical reduction process, this being in the U.S. Patent 3,639,113 is disclosed.

Bei der Herstellung von Glimmschutz wird beispielsweise ein Glasgewebe, welches nicht elektrisch leitend ist, als Grundmaterial verwendet. Das aus anorganischen Material bestehende Gewebe wird in einem Lösungsmittel getränkt. Beim Glimmschutz wird zwischen dem Außenglimmschutz, AGS genannt, und dem Endenglimmschutz, EGS genannt, unterschieden. Beim EGS wird Silizium Carbid, SiC, zusammen mit einem organischen Bindemittel wie Harz und dem Glasgewebe zum Aufbau des Glimmschutzes verwendet. Zur Herstellung des AGS wird das Glasgewebe zusammen mit Ruß und/oder Graphit und einem organischen Bindemittel wie Harz verwendet. Bei der Verwendung organischer Bindemittel ist es nachteilig, dass diese thermisch wenig belastbar sind. Durch die thermische Belastung können sich die Positionen der elektrisch leitfähigen Materialien innerhalb des Bindemittels verändern, so dass sich eine Änderung der elektrischen Leitfähigkeit ergibt. Der Kontakt zwischen den elektrisch leitenden Materialen (SiC, Ruß, Graphit) geht verloren und/oder reduziert sich, was eine reduzierte Leitfähigkeit zur Folge hat.In the manufacture of glow protection For example, a glass fabric that is not electrically conductive is used as the base material. That from inorganic material existing tissue is soaked in a solvent. At the Glow protection is called between the external glow protection, AGS, and the end glow protection, called EGS. At EGS Silicon carbide, SiC, together with an organic binder such as resin and the glass fabric used to build the glow protection. To produce the AGS, the glass fabric is combined with soot and / or Graphite and an organic binder such as resin are used. at the use of organic binders, it is disadvantageous that these are thermally unstable. The thermal load can the positions of the electrically conductive materials within change the binder, so there is a change electrical conductivity results. The contact between the electrically conductive materials (SiC, soot, Graphite) is lost and / or reduced, which is a reduced conductivity has the consequence.

Bei einem Glimmschutz, welcher beispielsweise wie in der US-PS 3,639 , durch den chemischen Prozess der Reduzierungen hergestellt wurde ist nachteilig, das eine Reduzierung durchzuführen ist. Desweiteren ist es von Nachteil, dass ich eine elektrische Leitfähigkeit und an einer oberen Schicht des Glimmschutzes einstellt. Somit wird nicht der gesamte Querschnitt des Glimmschutzes zur elektrischen Leitung genutzt. Da die elektrischen Leiter einer elektrischen Maschine auf denen sich der Glimmschutz befindet oft in die Nuten der elektrischen Maschine eingeklopft werden, kann es dabei zu einer Beschädigung der oberen Schichten des Glimmschutzes kommen. Da nun nur die oberen Schichten des Glimmschutzes elektrisch leitfähig sind, reduziert sich die elektrische Leitfähigkeit des Glimmschutzes, was jedoch nicht gewünscht ist.With a glow protection, which, for example, as in the U.S. Patent 3,639 The disadvantage is that the reduction process has to be carried out by the chemical process of the reduction. Furthermore, it is disadvantageous that I set an electrical conductivity and on an upper layer of the glow protection. This means that the entire cross-section of the glow protection is not used for electrical wiring. Since the electrical conductors of an electrical machine on which the glow protection is located are often tapped into the grooves of the electrical machine, this can damage the upper layers of the glow protection. Since only the upper layers of the glow protection are electrically conductive, the electrical conductivity of the glow protection is reduced, which is not desirable.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Glimmschutz für eine elektrische Maschine anzugeben, dessen elektrische Eigenschaften reproduzierbar sind und/oder der eine längere Lebensdauer aufweist.Object of the present invention is a smoldering protection for to specify an electrical machine, its electrical properties are reproducible and / or have a longer lifespan.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Glimmschutz für eine elektrische Maschine als ein Gewebe mit Fäden und/oder ein Flies mit Fasern ausgeführt ist, wobei die Fäden und die Fasern ein elektrisch leitfähiges anorganisches Material aufweisen.The task is solved in that a smolder protection for using an electrical machine as a fabric with threads and / or a fleece Fibers executed is, with the threads and the fibers are an electrically conductive inorganic material exhibit.

Die Fasern bzw. Fäden sind ganz oder teilweise aus elektrisch leitendem anorganischen Material. Das Material bzw. die Materialkombination ist entsprechend der gewünschten elektrischen Leitfähigkeit auszuwählen.The fibers or threads are wholly or partially made of electrically conductive inorganic material. The material or the material combination is in accordance with the desired electrical conductivity select.

In einer vorteilhaften Weise weisen die Fasern bzw. Fäden Glas auf. Die Leitfähigkeit der Fasern bzw. Fäden ist bei spielsweise mit Übergangsmetalloxiden als elektrisch leitfähiges anorganisches Material herstellbar. Beispielhaft sind folgende Metalle zu nennen: Eisen, Vanadium, Mangan, Chrom, Kobalt, Nickel, Kupfer, Arsen und Antimon. Die Konzentration des elektrisch leitfähigen anorganischen Materials ist abhängig von der gewünschten elektrischen Leitfähigkeit. Eine Konzentration von ca. 5% bis 35% ist ein Beispiel für ein mögliches Band von Konzentrationen zur Einstellung der elektrischen Leitfähigkeit. Abhängig von der elektrischen Leitfähigkeit des verwendeten Übergangmetalloxides sind auch andere Konzentrationsbereiche möglich. Im Falle von Eisen als elektrisch leitfähiges anorganisches Material sind die beiden folgenden chemischen Verbindungen einsetzbar: FeO und FE2O3.In an advantageous manner, the fibers or threads have glass. The conductivity of the fibers or threads can be produced, for example, with transition metal oxides as an electrically conductive inorganic material. The following metals may be mentioned by way of example: iron, vanadium, manganese, chromium, cobalt, nickel, copper, arsenic and antimony. The concentration of the electrically conductive inorganic material depends on the desired electrical conductivity. A concentration of approx. 5% to 35% is an example of a possible range of concentrations for adjusting the electrical conductivity. Depending on the electrical conductivity of the transition metal oxide used, other concentration ranges are also possible. In the case of iron as an electrically conductive inorganic material, the following two chemical compounds can be used: FeO and FE 2 O 3 .

Die elektrischen Eigenschaften des Glimmschutzes werden maßgeblich von den elektrischen Eigenschaften des Materials bestimmt, welches zur Herstellung des Gewebes bzw. des Flieses dient. In vorteilhafter Weise besteht das Material für die Fasern bzw. Fäden aus anorganischem Material, welches in bestimmten Konzentrationen elektrisch leitfähiges anorganisches Material aufweist. Das elektrisch leitfähige anorganische Material ist im Vergleich zu elektrisch leitfähigem organischem Material, welches bisher im Glimmschutz eingesetzt wurde bezüglich Teilentladungen unempfindlicher. Das bei Teilentladungen entstehende Ozon greift zwar Ruß bzw. Graphit an, jedoch bleiben anorganische Materialien und Verbindungen vom Ozon weitgehend unbeeinflußt. Der Ruß bildet zusammen mit Ozon CO bzw. CO2. Damit reduziert sich die elektrische Leitfähigkeit.The electrical properties of the glow protection are largely determined by the electrical properties of the material used to manufacture the fabric or the tile. The material for the fibers or threads advantageously consists of inorganic material, which in certain concentrations has electrically conductive inorganic material. The electrically conductive inorganic material is less sensitive to partial discharges compared to electrically conductive organic material, which was previously used in glow protection. The ozone generated during partial discharges attacks soot or graphite, but inorganic materials and compounds remain largely unaffected by the ozone. The soot together with ozone forms CO or CO 2 . This reduces the electrical conductivity.

Wird Ruß nach dem Stand der Technik zur Erzeugung elektrischer Leitfähigkeit verwendet, so ist dieser einem Abrieb insbesonder während der Handhabung des Glimmschutzes nach dem Stand der Technik unterworfen. Durch den Abrieb verändert sich nachteilig wiederum die elektrische Leitfähigkeit. Ein derartiger nachteiliger Abrieb ist bei dem erfindungsgemäßen Glimmschutz nicht vorhanden. Damit ergibt sich beispielsweise auch während einer Umwicklung von isolierten Leitern innerhalb einer elektrischen Maschine, eine verbesserte Handhabbarkeit des Materials. Dadurch ist bei der Produktion einer elektrischen Maschine und der damit verbundenen Umwicklung der Leiterstäbe mit dem Glimmschutz weniger auf die Empfindlichkeit des Glimmschutzes zu achten, so dass sich daraus eine Zeitersparnis in der Fertigung ergibt. Ein weiterer Nachteil des Glimmschutzes nach dem Stand der Technik besteht darin, dass der Glimmschutz, welcher auf den isolierten elektrischen Leiter einer elektrischen Maschine aufzubringen ist zwar angehärtet, jedoch nicht ausgehärtet ist. Während des Tränkprozesses der elektrischen Maschine, auch VPI (Vacuum Pressure Impregnation) Prozess genannt, wird der angehärtete Glimmschutz beeinflusst. Nachteilig kann sich so die elektrische Leitfähigkeit des Glimmschutzes nach dem Stand der Technik verändern. Bei einem erfindungsgemäßen Glimmschutz ist dessen elektrische Leitfähigkeit unbeeinflußt vom VPI-Prozess.If carbon black according to the prior art is used to produce electrical conductivity, this is subject to abrasion, in particular during the handling of the glow protection according to the prior art. The electrical conductivity is adversely affected by the abrasion. Such a disadvantageous abrasion is not present in the glow protection according to the invention. This also results, for example, during a Wrapping of insulated conductors within an electrical machine, improved handling of the material. As a result, less attention is paid to the sensitivity of the glow protection during the production of an electrical machine and the associated wrapping of the conductor bars with the glow protection, so that this saves time in production. A further disadvantage of the glow protection according to the prior art is that the glow protection which is to be applied to the insulated electrical conductor of an electrical machine has hardened, but has not hardened. During the impregnation process of the electrical machine, also called VPI (Vacuum Pressure Impregnation) process, the hardened glow protection is influenced. The electrical conductivity of the glow protection according to the prior art can thus disadvantageously change. In the case of a glow protection according to the invention, its electrical conductivity is unaffected by the VPI process.

Der Glimmschutz findet insbesondere seine Anwendung zum Schutz der Isolierung von elektrischen Maschinen wie Motoren, beispielsweise Bahnmotoren und Generatoren insbesondere Turbogeneratoren bei Spannungen im kV-Bereich insbesondere größer gleich 3,3 kV. Bei anliegenden Spannungen größer 3,3 kV sind Vorkehrungen zur Vermeidung von Teil- bzw. Glimmentladungen bzw. zur Potentialsteuerung notwendig. Dabei wird im Nutbereich eines Blechpaketes einer elektrischen Maschine vom Innen- bzw. Außenglimmschutz, im Wicklungskopfbereich vom Endenglimmschutz bzw. Endglimmschutz gesprochen.The smolder protection takes place in particular its application to protect the insulation of electrical machines such as engines, for example railway engines and generators in particular Turbogenerators with voltages in the kV range in particular greater than or equal 3.3 kV. Precautions must be taken when voltages greater than 3.3 kV are present to avoid partial or glow discharges or to control potential necessary. An electrical one is located in the groove area of a laminated core Machine for internal and external glow protection, in the winding head area from the end glow protection or end glow protection spoken.

Als Glimmschutz werden im Stand der Technik wie bereits beschieben im allgemeinen Gewebe- oder Fliesbänder aus Glas bzw. Polyester eingesetzt, die mit einem füllstoffhaltigen Bindemittel getränkt sind. Bei der Einzelstabtränkung werden teilweise auch füllstoffhaltige Anstriche verwendet. Im Nutbereich werden als elektrisch leitfähige Füllstoffe in der Regel Russ oder Graphit, im Wickelkopfbereich elektrisch halbleitendes Siliziumcarbid eingesetzt. Die genannten Werkstoffe sind bedingt durch die notwendigen organischen Bindemittel nur eingeschränkt thermisch belastbar (bis ca. 180 C°) und werden durch Teil- oder Glimmentladungen schnell zerstört. Zudem wird ihre elektrische Leitfähigkeit durch einen VPI-Tränkprozess in nicht vorhersehbarer Weise beeinflusst. Durch Abrieb bzw. Ausschwemmung können das VPI-Tränkmittel und angrenzende Isolierbereich durch elektrisch leitfähige Füllstoffe kontaminiert werden.As glow protection are in the state of the Technology as described above generally consists of fabric or assembly lines Glass or polyester used with a filler-containing binder are soaked. With the single rod impregnation are sometimes also filled Paints used. In the groove area are used as electrically conductive fillers usually carbon black or graphite, electrically in the winding head area semiconducting silicon carbide used. The materials mentioned are only limited thermal due to the necessary organic binders resilient (up to approx. 180 C °) and are quickly destroyed by partial or glow discharges. moreover becomes their electrical conductivity through a VPI watering process influenced in an unpredictable way. Through abrasion or flooding can the VPI soaking agent and adjacent insulation area through electrically conductive fillers be contaminated.

Der erfindungsgemäße Glimmschutz ist beispielsweise als Gewebe- bzw. Fließband ausführbar. Das Band ist aus elektrisch leitfähigem Endlosfasern oder aus Stapelfasern herstellbar. Die notwendigen elektrischen Leitfähigkeiten für Innen- und Außenglimmschutz (5∙102 Ω☐ bis 5∙104 Ω☐) und für den Endenglimmschutz (5∙107 Ω☐ bis 109 Ω☐) sind durch unterschiedliche Dotierungen, d.h. durch unterschiedliche Konzentrationen der elektrisch leitfähigen Materialien/Substanzen/chemischen Verbindungen innerhalb der Fasern bzw. Fäden erreichbar. Die derart ausgebildeten Fasern bzw. Fäden sind intrinsisch leitfähig.The smoldering protection according to the invention can be implemented, for example, as a fabric or assembly line. The tape can be produced from electrically conductive continuous fibers or from staple fibers. The necessary electrical conductivities for internal and external glow protection (5 ∙ 10 2 Ω☐ to 5 ∙ 10 4 Ω☐) and for the end glow protection (5 ∙ 10 7 Ω☐ to 10 9 Ω☐) are due to different doping, ie different concentrations of the electrically conductive materials / substances / chemical compounds within the fibers or threads. The fibers or threads formed in this way are intrinsically conductive.

Ein Glas mit intrinsischer Elektronenleitfähigkeit ist für die Anwendung als Glimmschutz sowohl eines Endenglimmschutzes als auch eines Außenglimmschutz nutzbar. Eine typische spezifische elektrische Leitfähigkeit des Endglimmschutzes beträgt beispielsweise ca. 1,5∙105 bis 1,6∙106 Ω?. Ein derartiges Glas ist für die Herstellung von Endlosfasern üblicher Dicke (2 – 50 μm) mit üblichen Anlagen geeignet. Auch andere Dicken sind ausführbar. Die elektrische Leitfähigkeit ist beispielsweise durch Zugabe von polyvalenten Komponenten, vorzugsweise Eisenoxide erzielbar. Diese Eisenoxide liegen im Glas als Fe2+ und Fe3+ vor und bewirken eine intrinsische Leitfähigkeit durch einen Elektronen "hopping" -Mechanismus. Die elektrische Leitfähigkeit schwankt vorzugsweise um weniger als den Faktor 2.A glass with intrinsic electron conductivity can be used for the glow protection of both an end glow protection and an external glow protection. A typical specific electrical conductivity of the end glow protection is, for example, approx. 1.5 ∙ 10 5 to 1.6 ∙ 10 6 Ω ?. Such a glass is suitable for the production of continuous fibers of conventional thickness (2-50 μm) using conventional systems. Other thicknesses are also possible. The electrical conductivity can be achieved, for example, by adding polyvalent components, preferably iron oxides. These iron oxides are present in the glass as Fe 2+ and Fe 3+ and cause an intrinsic conductivity through an electron "hopping" mechanism. The electrical conductivity preferably fluctuates by less than a factor of 2.

Die Gläser sind aus Rohstoffen unter Zugabe von Eisenverbindungen wie Fe2O3, FeCO3 oder Fe3O4 erschmelzbar. Hierbei ist insbesondere auf reproduzierbare Herstellungsbedingungen zu achten. So kann ein definiertes Fe2+/Fe3+-Verhältnis eingestellt werden. Von diesem Verhältnis hängt die Leitfähigkeit im besonderen Masse ab.The glasses can be melted from raw materials with the addition of iron compounds such as Fe 2 O 3 , FeCO 3 or Fe 3 O 4 . Pay particular attention to reproducible manufacturing conditions. In this way, a defined Fe2 + / Fe 3+ ratio can be set. The conductivity depends in particular on this ratio.

Gläser mit intrinsischer Elektronenleitfähigkeit sind auch für den Außenglimmschutz (AGS) einsetzbar. Dabei ist insbesondere eine typische spezifische Leitfähigkeit von 0,03 – 0,5 Ω☐ für ein Glas von Bedeutung. Ein derartiges Glas für den Außenglimmschutz ist ebenso wie für den Endenglimmschutz für die Herstellung von Endlosfasern übliche Dicke (10 – 20 μm) mit üblichen technischen Anlagen geeignet. Im Vergleich zu den Materialen für den Endglimmschutz liegt die Leitfähigkeit um ca. 5 Größenordnungen höher. Dies bedeutet, dass die Konzentration der polivalenten Komponenten wesentlich zu erhöhen ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Leitfähigkeit aber auch durch partielle Kristallisation erzielbar.Glasses with intrinsic electron conductivity are also for the external glow protection (AGS) can be used. Here is a typical specific one in particular conductivity from 0.03 - 0.5 Ω☐ for a glass significant. Such a glass for external glow protection is just like for the End smolder protection for the Production of continuous fibers usual Thickness (10 - 20 μm) with usual technical systems. Compared to the materials for the final glow protection lies the conductivity by about 5 orders of magnitude higher. This means that the concentration of the polivalent components is to be increased significantly. In an advantageous embodiment, the conductivity is but also achievable by partial crystallization.

Für die Gläser des Außenglimmschutzes gilt im wesentlichen das gleiche wie für die Gläser für den Endglimmschutz. Daher müssen die Glassysteme sehr sorgfältig gewählt werden und das Verhältnis oxidierter Spezies/reduzierte Spezies eingestellt werden.For the glasses of external glow protection applies essentially the same as for the glasses for the final glow protection. Therefore have to the glass systems very carefully chosen be oxidized and the ratio Species / reduced species can be set.

Bezüglich der Sauerstoffqualitätsmessung in der Schmelze gilt das gleiche wie bei den Gläsern für den Endglimmschutz. Bei Gläsern für den Außenglimmschutz ist allerdings die Toleranz mit der die Redox-Verhältnisse eingestellt werden, viel niedriger. Die Sauerstoffaktivität ist auf einen Wert, der bei den abgekühlten Gläsern maximaler Leitfähigkeit entspricht einzustellen.Regarding the oxygen quality measurement in the melt the same applies as for the glasses for the final glow protection. For glasses for external glow protection is the tolerance with which the redox ratios be set much lower. The oxygen activity is on a value that the cooled glass maximum conductivity corresponds to adjust.

Da vorzugsweise thermisch stabile anorganische Materialien zum Einsatz kommen sind Dauertemperaturbeständigkeiten bis 5000° realisierbar. Die elektrischen Maschinen können bezüglich des Endenglimmschutzes EGS und des Außenglimmschutzes AGS dadurch höher belastet werden. Somit sind Teilvoraussetzungen für eine höhere thermische als auch eine höhere elektrische Auslastung der elektrischen Maschine vorhanden. Die Leitfähigkeit der Gewebe bzw. Fliese wird durch einen VPI-Trängprozess nicht nachteilig beeinflusst. Die Kontamierung des VPI-Tränkmittels durch elektrisch leitfähige Komponenten der Glimmmschutzsysteme (Füllstoffe) ist ausgeschlossen, da keine elektrisch leitenden Füllstoffe in einem organischen Trägermaterial vorliegen.Since thermally stable inorganic materials are preferably used, permanent temperature resistance up to 5000 ° can be achieved. The electrical machines can be subjected to higher loads with regard to the EGS end glow protection and the AGS external glow protection. This means that there are partial prerequisites for higher thermal as well as higher electrical utilization of the electrical machine. The conductivity of the fabric or tile is not adversely affected by a VPI-impregnation process. Contamination of the VPI impregnating agent by electrically conductive components of the corona protection systems (fillers) is excluded, since there are no electrically conductive fillers in an organic carrier material.

Der Glimmschutz ist bei einer elektrischen Maschine neben der Isolation von besonderer Bedeutung. Dies gilt wie bereits erwähnt insbesondere für Hochspannungsmaschinen, welche eine Spannung ab ca. 3,3 kV aufweisen. Bei der Entwicklung von Isolationssystemen für Maschinen werden insbesondere drei Parameter betrachtet:The glow protection is with an electrical machine in addition to isolation of particular importance. As before, this applies mentioned especially for High-voltage machines, which have a voltage from approx. 3.3 kV. In the development of insulation systems for machines in particular considered three parameters:

  • – Die thermische Stabilität,- The thermal stability,
  • – die thermische Wärmeleitfähigkeit und- the thermal thermal conductivity and
  • – die elektrischen Eigenschaften.- the electrical properties.

Bei den elektrischen Eigenschaften ist sowohl auf den elektrischen Widerstand wie auch auf die Verteilung elektrischer Feldstärken zu achten. Insbesondere bei Hochspannungsmaschinen werden micabasierte Isolationssysteme verwendet.With the electrical properties is both on the electrical resistance as well as on the distribution electric field strengths to watch out for. Particularly in the case of high-voltage machines, micas are based Isolation systems used.

Mit Mica ist eine maximale Feldstärke von ca. 3,5 kV/mm zu erreichen. Die Isolierung von Leitern innerhalb elektrischer Maschinen ist so aufbaubar, dass der Leiter zunächst von einer Isolierschicht umschlossen wird und um diese Isolierschicht sich anschließend noch einen Glimmschutz als zusätzliche Schicht anschließt. Der Glimmschutz trägt zu einer gleichmäßigen Feldverteilung auf der Oberfläche des Leiters bei. Weiterhin grenzt der Glimmschutz innerhalb der elektrischen Maschine in den Ständernuten an das Ständerblechpaket an. Das Ständerblechpaket ist beispielsweise auf Nullpotential oder auf Sternpunktpotential gelegt. Der Außenglimmschutz ist in seiner elektrischen Eigenschaft anders ausführbar als der Endglimmschutz. Sowohl die Isolierung als auch der Glimmschutz einer elektrischen Maschine ist abhängig von der Verwendung der elektrischen Maschine. Insbesondere beim Betreiben einer elektrischen Maschine an Stromrichtern, welche eine Pulsmodulation durchführen, ergeben sich erhöhte Anforderungen an die Isolierung und an den Glimmschutz welcher im englischen auch als "Corona shielding" bezeichnet wird.With Mica a maximum field strength of approx. To reach 3.5 kV / mm. The insulation of conductors within electrical The machine can be set up so that the conductor is initially surrounded by an insulating layer and around this insulating layer there is also a glow protection as additional Layer connects. The glow shield is wearing for an even field distribution on the surface of the Head at. Furthermore, the glow protection limits within the electrical Machine in the stand grooves to the stator core on. The stand sheet metal package is, for example, at zero potential or at neutral point potential placed. The external glow protection is Can be implemented differently in its electrical properties than the end glow protection. Both the insulation and the glow protection of an electrical Machine is dependent from the use of the electrical machine. Especially when Operating an electrical machine on converters, which pulse modulation carry out, there are increased requirements the insulation and the glow protection which also in English is called "corona shielding".

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Glimmschutzes weisen die Fasern in den Fliesen bzw. die Fäden in den Geweben als leitfähiges elektrischen anorganisches Material Siliciumcarbid auf. Die Fasern, bzw. die Fäden bzw. die daraus erstellten Rovings sind vorzugsweise aus Glas, welches eben beispielsweise SiC (insbesondere für EGS) oder Übergangsmetalloxide aufnimmt. Durch die Verwendung eines leitfähigen elektrischen anorganischen Materials (Übergangsmetalloxide) wird der Nachteil organischer leitfähiger Materialen überwunden, dass diese aufgrund von Teilentladungen beeinflusst werden. Teilentladungen verursachen Ozon. Ozon zerstört organisches Material. Durch die Zerstörung organischen Materials erhöht sich die Teilentladung innerhalb der elektrischen Maschine an den Leitern, so dass wiederum mehr Ozon gebildet wird, welches in erhöhtem Masse zur Zerstörung organischen Materials beiträgt. Dadurch ergibt sich eine Art Teufelskreis, welcher zum Ausfall der elektrischen Maschine führen kann. Als Füllstoff des organischen Harzes wird zur Herstellung der elektrischen Leitfähigkeit bisher beispielsweise Russ oder Grafit verwendet. Mit dem organischen Harz wird ein Glasgewebe oder auch ein Gewebe aus Polyester getränkt. Dieser Russ oder Grafit wurde in organisches Harz gegeben, mit welchem ein Glasgewebe oder auch ein Polyester im Gewebe getränkt ist. In das organische Harz ist weiterhin zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit Siliziumkarbit einbringbar. Die Verwendung organischen Harzes zum Tränken von Glasgeweben bzw. Polyestergewebe begrenzt die Temperatur die sich maximal in der elektrischen Maschine einstellen darf. Das durch Teilentladung entstehende Ozon zerstört sowohl den Russ bzw. den Grafit, welcher im organischen Harz vorhanden, so dass die Leitfähigkeit des Glimmschutzes reduziert wird, als auch das organische Harz selbst, so dass sich dieses mehr und mehr auflöst und es zu einer Zerstörung des Glimmschutzes kommt, wobei der Glimmschutz aus dem Gasgewebe, dem organischen Harz und den darin befindlichen Stoffen zur Einstellung der elektrischen Leitfähigkeit besteht.In an advantageous embodiment of the glow protection have the fibers in the tiles or the threads in the Fabrics as conductive electrical inorganic material silicon carbide. The fibers, or the threads or the rovings created from it are preferably made of glass, which just for example SiC (especially for EGS) or transition metal oxides receives. By using a conductive electrical inorganic material (Transition metal oxides) the disadvantage of organic conductive materials is overcome, that they are affected by partial discharges. partial discharges cause ozone. Ozone destroyed organic material. By destroying organic material elevated the partial discharge within the electrical machine Ladders, so that in turn more ozone is formed, which to an increased extent for destruction organic material. This creates a kind of vicious circle, which leads to the failure of the electrical machine can. As a filler The organic resin is used to produce electrical conductivity previously used, for example, carbon black or graphite. With the organic Resin is impregnated with a glass fabric or a fabric made of polyester. This Carbon black or graphite was placed in organic resin, with which a glass fabric or a polyester is soaked in the fabric. In the organic resin continues to increase electrical conductivity Silicon carbide can be introduced. The use of organic resin for Soak the temperature of glass fabrics or polyester fabrics limits the may adjust itself to a maximum in the electrical machine. That through Partial discharge ozone destroys both the soot and the Graphite, which is present in the organic resin, so the conductivity the smolder protection is reduced, as well as the organic resin itself, so that this dissolves more and more and leads to a destruction of the Glow protection comes, the glow protection from the gas fabric, the organic resin and the substances in it for adjustment electrical conductivity consists.

In einer vorteilhaften Ausführungsform besteht das Zur Erzeugung elektrischer Leitfähigkeit in Fasern und/oder Fäden des Glimmerschutzes ist neben Silizium-Carbid auch leitfähige Keramik, Übergangsmetalloxide oder eine Kombination aus diesen oder entsprechenden Materialien zu nennen.In an advantageous embodiment exists for the generation of electrical conductivity in fibers and / or Threads of In addition to silicon carbide, mica protection is also conductive ceramics and transition metal oxides or a combination of these or equivalent materials to call.

Der Glimmschutz ist beispielsweise gänzlich aus elektrisch leitfähigen Fasern und oder Fäden herstellbar aber auch als Kombination zwischen elektrisch leitfähigen Fasern bzw. Fäden und elektrisch nicht leitfähigen Fasern bzw. Fäden. Dies schafft neben einer Änderung der Konzentration der für die elektrische Leitfähigkeit verwendeten Materialien eine weitere Möglichkeit die elektrische Leitfähigkeit des Glimmschutzes einzustellen. Diese Einstellungsmöglichkeiten der elektrischen Leitfähigkeit sind wesentlich einfacher und kostengünstiger als bei Dotierungen.The smolder protection is for example entirely from electrically conductive Fibers and or threads can also be produced as a combination between electrically conductive fibers or threads and electrically non-conductive Fibers or threads. This creates besides a change the concentration of for the electrical conductivity materials used another way the electrical conductivity of the Set glow protection. This setting options of the electrical conductivity are much easier and cheaper than with doping.

Der Glimmschutz ist als Außenglimmschutz, kurz HGS genannt, bzw. als Endglimmschutz, kurz EGS genannt mit unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften ausstattbar. Vorzugsweise weist der Endenglimmschutz einen Widerstandswert von 5×108 Ω☐ auf. Der Außenglimmschutz weist typischerweise etwa einen Wert von 1000 Ω? auf. Dies sind allerdings nur Richtwerte, die von vielen Faktoren abhängen. Entsprechende Faktoren sind beispielsweise die Spannung sowie die Länge eines Endenglimmschutzes. Der Glimmschutz dient sowohl beim Außenglimmschutz als auch insbesondere beim Endglimmschutz zum Potentialausgleich auf der Oberfläche der Hauptisolierung. Durch den Glimmschutz wird weiterhin für eine Homogenisierung des elektrischen Feldes gesorgt. Der Endglimmschutz dient zum Absenden des Potentials des Ständerblechpaketes der elektrischen Maschine. Die in der Luft auftretenden Feldstärken am mit Glimmschutz versehenen Leiter führen in der Luft nicht mehr zu Überschlägen. Der Glimmschutz dient dazu auf der Oberfläche der Hauptisolierung Teilentladungen sowie Glimm- und Gleitentladungen zu vermeiden.The glow protection can be equipped with different electrical properties as external glow protection, HGS for short, or as end glow protection, EGS for short. The end glow protection preferably has a resistance value of 5 × 10 8 Ω☐. The external glow protection typically has a value of around 1000 Ω? on. However, these are only guideline values by many facto depend. Corresponding factors are, for example, the voltage and the length of an end glow protector. The glow protection serves both for external glow protection and in particular for final glow protection for potential equalization on the surface of the main insulation. The glow protection continues to ensure a homogenization of the electrical field. The end glow protection is used to send the potential of the stator core of the electrical machine. The field strengths occurring in the air on the conductor provided with glow protection no longer lead to arcing in the air. The glow protection serves to avoid partial discharges as well as glow and sliding discharges on the surface of the main insulation.

Die Verwendung des Glimmschutzes erfolgt insbesondere bei elektrischen Hochspannungsmaschinen. Im allgemeinen werden elektrische Hochspannungsmaschine bei Spannungen von größer 3 kV betrieben. Durch die hohen Spannungen ist ein Potentialausgleich an den Leitern durch einen Glimmschutz notwendig.The use of glow protection takes place in particular in electrical high-voltage machines. in the general electrical high voltage machine at voltages greater than 3 kV operated. Due to the high voltages, equipotential bonding is possible on the conductors due to glow protection.

Vorzugsweise bestehen die Fasern bzw. Fäden aus Glas, welches aus einer Glasschmelze gewonnen wird. Die Glasschmelze weist die elektrisch leitfähigen anorganischen Materialen auf. In einem Verfahren zur Herstellung eines Glimmschutzes als Flies oder Gewebe z.B. in der Form eines Bandes wird eine Glasschmelze mit einem elektrisch leitenden Material versetzt um danach Fäden für ein Gewebe bzw. Fasern für ein Flies zu erzeugen.The fibers preferably consist or threads made of glass, which is obtained from a glass melt. The glass melt exhibits the electrically conductive inorganic materials. In a manufacturing process a smoldering protection as fleece or fabric e.g. in the form of a Band becomes a glass melt with an electrically conductive material offset by threads afterwards for a Fabrics or fibers for to create a fleece.

Ein Vorteil des oben beschriebenen Glimmschutzes ist es, dass er nur mit anorganischem Material und ohne organischem Material aufbaubar ist.An advantage of the above It is glow protection that it only with inorganic material and can be built without organic material.

Im weiteren werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the Invention explained with reference to the drawings. Show it:

1 die Isolierung eines Leiters mit dazugehörigen Ständerblech, 1 the insulation of a conductor with the corresponding stand plate,

2 den Austritt eines Leiters aus einem Statorblechpaket, 2 the exit of a conductor from a stator laminated core,

3 die Abhängigkeit der Leitfähigkeit von der Konzentration elektrisch leitfähiger Substanzen und 3 the dependence of the conductivity on the concentration of electrically conductive substances and

4 zwei Beispiele eines Gewebes. 4 two examples of a fabric.

Die Darstellung gemäß 1 zeigt schematisch ein Ständerblechpakete 2, welches aus Ständerblechen 1 zusammengesetzt ist. Innerhalb von Ständernuten 9 befinden sich Kupferleiter 3. Die Kupferleiter 3 weisen eine Leiterisolierung 7 auf. Die Leiterisolierung 7 ist vorteilhafterweise innerhalb des Ständerblechpaketes 2 stärker ausgeführt als außerhalb des Ständerblechpaketes 2 wo die Kupferleiter 3 einen Wickelkopf bilden, der in der 1 jedoch nicht dargestellt ist. Auf der Leiterisolierung 7 befindet sich ein Glimmschutz 4,5. Der Glimmschutz für den Bereich des Kupferleiters 3, welches sich innerhalb des Ständerblechpaketes 2 befindet, wird als Außenglimmschutz 5 – AGS – bezeichnet. Der Glimmschutz auf der Leiterisolierung 7, welcher sich außerhalb des Ständerblechpaketes 2 befindet, wird als Endenglimmschutz 4 – EGS – bezeichnet. Sowohl der Außenglimmschutz 5 als auch der Endenglimmschutz 4 dienen zur elektrischen Potentialsteuerung. Der Glimmschutz 4,5 ist zumindest aus einer Trägerschicht und einer darauf befindlichen Schicht, welche als Beschichtungsschicht bezeichenbar ist, ausgeführt. Es folglich auch ein Glimmschutz ausführbar, der mehr als eine Trägermaterial und/oder mehr als eine Beschichtung aufweist, jedoch figürlich nicht dargestellt.The representation according to 1 shows schematically a stator core 2 , which is made of stand sheets 1 is composed. Within stand slots 9 there are copper conductors 3 , The copper conductor 3 have a conductor insulation 7 on. The conductor insulation 7 is advantageously within the stator core 2 more powerful than outside the stator core 2 where the copper conductor 3 form a winding head that in the 1 but is not shown. On the conductor insulation 7 there is a glow protection 4 . 5 , The glow protection for the area of the copper conductor 3 , which is inside the stator core 2 is used as external glow protection 5 - AGS - called. The glow protection on the conductor insulation 7 , which is outside the stator core 2 is used as end glow protection 4 - EGS - designated. Both the external glow protection 5 as well as the end glow protection 4 are used for electrical potential control. The smoldering protection 4 . 5 is carried out at least from a carrier layer and a layer thereon, which can be designated as a coating layer. Consequently, a smoldering protection can also be carried out which has more than one carrier material and / or more than one coating, but is not shown in the figures.

Die Darstellung gemäß 2 zeigt im Detail den Übergang des Kupferleiters 3 aus dem Ständerblechpaket 1 in die Luft 16. Der Kupferleiter 3 weist sowohl eine Leitisolierung 7 als auch einen Außenglimmschutz 5 sowie einen Endenglimmschutz 4 auf. An der Verbindung 6 treffen die beiden Glimmschutze aufeinander. Die stufige Verbindung zwischen dem Außenglimmschutz 5 und dem Endenglimmschutz 4 ergibt sich daraus, dass der Glimmschutz in vorteilhafter Weise als Band auf die Lei terisolierung des Kupferleiters halb überlappend gewickelt wird, so dass der Glimmschutz beispielsweise in zwei Lagen sich auf der Leiterisolierung 7 befindet. Natürlich sind auch andere Wicklungsmöglichkeit möglich, die zu einer einschichtigen oder vielschichtigen Bewicklung durch ein Band führen.The representation according to 2 shows the transition of the copper conductor in detail 3 from the stand sheet metal package 1 in the air 16 , The copper conductor 3 has both conductive insulation 7 as well as external glow protection 5 as well as an end glow protection 4 on. The two glow protectors meet at connection 6. The step connection between the external glow protection 5 and the end glow shield 4 results from the fact that the glow protection is advantageously wound as a tape on the Lei terisolierung of the copper conductor half overlapping, so that the glow protection, for example in two layers on the conductor insulation 7 located. Of course, other winding options are also possible, which lead to single-layer or multi-layer winding by a tape.

Die Darstellung 3 zeigt die Leitfähigkeit 18 auf der Y-Achse und die Konzentration von elektrisch leitenden Materialien auf der X-Achse 20. Als elektrisch leitfähiges Material sind beispielsweise Kohlenstoff bzw. Siliziumkarbid anwendbar. Die Kurve 22 zeigt einen steilen Anstieg 24, innerhalb eines nur kleinen Konzentrationsänderungsbandes 26. Dies zeigt die Problematik der Einstellung der Konzentration leitfähiger Materialen gemäß des bisherigen Standes der Technik durch Tränkung eines Trägermaterials. Durch Abtropfen bzw. Verdunstung kann sich leicht eine Verschiebung der Konzentration ergeben, die zu einer hohen Änderung der Leitfähigkeit führt. Eine weitere Problematik besteht in dem vorliegenden Fall darin, dass auch durch die Schädigung des Glimmschutzes durch bei Teilentladung entstehenden Ozons, eine starke Änderung der Leitfähigkeit sich vollziehen kann. Durch die Verwendung anorganischer Materials sowohl für das Trägermaterial als auch für die Beschichtung und das Abrufen von elektrischer Leitfähigkeit durch elektrisch leitfähiges Material innerhalb der Beschichtung wird in der vorliegenden Erfindung die vorangehende Problemstellung gelöst.The representation 3 shows the conductivity 18 on the Y axis and the concentration of electrically conductive materials on the X axis 20 , Carbon or silicon carbide, for example, can be used as the electrically conductive material. The curve 22 shows a steep climb 24 , within a small concentration change band 26 , This shows the problem of adjusting the concentration of conductive materials in accordance with the prior art by impregnating a carrier material. Dripping or evaporation can easily result in a shift in the concentration, which leads to a large change in the conductivity. Another problem in the present case is that damage to the glow protection caused by ozone generated during partial discharge can lead to a major change in the conductivity. Through the use of inorganic material both for the carrier material and for the coating and the retrieval of electrical conductivity by means of electrically conductive material within the coating, the above problem is solved in the present invention.

Die Darstellung gemäß 4 zeigt zwei Gewebe 40, 41. Das Gewebe 40 ist eine Leinwandbindung. Das Gewebe 41 ist eine Körperbindung. Beide Gewebearten sind als Beispiel sowohl für ein Gewebe, welches als Trägermaterial für eine Beschichtung dient zu verstehen, als auch als Beispiel für ein Gewebe, dessen Fäden beschichtet sind.The representation according to 4 shows two tissues 40 . 41 , The mesh 40 is a plain weave. The mesh 41 is a body bond. Both types of fabric are to be understood as an example both for a fabric that serves as a carrier material for a coating and as an example for a fabric whose threads are coated.

Die Fasern bestehen aus mit elektrisch leitfähigem Material dotiertem Glas. Aus diesem Glasfasern ist ein Gewebe herstellbar. Daraus ergibt sich z.B. eine Leinwandbildung mit Kett- bzw. Schussfäden. Abhängig von der gewählten Gewebeart können die Stabilität bzw. die Flexibilität verschieden eingestellt werden. Prinzipiell ist es vorteilhaft, dass Gewebe so dünn als möglich ausführen zu können. Die Gewebestruktur ist darüber hinaus von besonderer Bedeutung, da durch diese die Feldglättung beeinflussbar sein kann.The fibers consist of electrically conductive doped glass. A fabric can be produced from this glass fiber. This results, for example, in a canvas formation with warp or weft threads. Depending on the type of fabric selected, the stability or flexibility can be set differently. In principle, it is advantageous to be able to make the tissue as thin as possible. The fabric structure is also of particular importance because it can be used to influence the field smoothing.

Elektrisch leitfähige anorganische Materialien sind beispielsweise Metalle unterschiedlicher Oxydationsstufen. Da der Außenglimmschutz im Vergleich zum Endenglimmschutz in der Regel eine höhere elektrische Leitfähigkeit aufweist, kann durch eine höhere Konzentration von Metallen unterschiedlicher Oxydationsstufen innerhalb des Glimmschutzes der Endenglimmschutz zum Außenglimmschutz geändert werden.Electrically conductive inorganic materials are, for example, metals with different oxidation levels. Because the external glow protection compared to the end glow protection usually a higher electrical conductivity has, can by a higher Concentration of metals of different oxidation levels within of the glow protection, the end glow protection should be changed to the external glow protection.

Claims (14)

Glimmschutz für eine elektrische Maschine wobei der Glimmschutz ein Gewebe aus Fäden und/oder ein Flies aus Fasern aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden bzw. die Fasern ein elektrisch leitfähiges anorganisches Material aufweisen.Glow protection for an electrical machine, the glow protection having a woven fabric made of threads and / or a fleece made of fibers, characterized in that the threads or the fibers have an electrically conductive inorganic material. Glimmschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern und/oder Fäden aus Glas sind, welches das elektrisch leitfähige anorganische Material aufweist.Glow protection according to claim 1, characterized in that the Fibers and / or threads are made of glass, which is the electrically conductive inorganic material having. Glimmschutz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitfähige anorganische Material zumindest ein Übergangsmetalloxid ist.Glow protection according to claim 1 or 2, characterized in that the electrically conductive inorganic material is at least one transition metal oxide. Glimmschutz nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitfähige anorganische Material ein Eisenoxid ist.Glow protection according to one of the preceding claims, characterized characterized that the electrically conductive inorganic material is an iron oxide. Glimmschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitfähige anorganische Material ein Kupferoxid ist.Glow protection according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the electrically conductive inorganic material is a copper oxide. Glimmschutz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitfähige anorganische Material Silicium-Carbid ist.Glow protection according to claim 1 or 2, characterized in that the electrically conductive inorganic material is silicon carbide. Glimmschutz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitfähige anorganische Material elektrisch leit fähige Keramik ist.Glow protection according to claim 1 or 2, characterized in that the electrically conductive inorganic material is electrically conductive ceramic. Glimmschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern bzw. die Fäden eine Kombination aus zumindest zwei elektrisch leitfähigen anorganischen Materialien aufweisen.Glow protection according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the fibers or the threads a combination of at least two electrically conductive inorganic Have materials. Glimmschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Glimmschutz nur aus anorganischem Material ausbildbar ist.Glow protection according to one of claims 1 to 9, characterized in that that the glow protection can only be formed from inorganic material. Verwendung des Glimmschutzes nach einem der vorgenannten Ansprüche als Außenglimmschutz.Use of the smoldering protection according to one of the preceding claims as Outer corona. Verwendung des Glimmschutzes nach einem der Ansprüche 1 bis 9 als Endglimmschutz.Use of the smoldering protection according to one of claims 1 to 9 as final glow protection. Verwendung des Glimmschutzes nach einem der vorgenannten Ansprüche bei einer elektrischen Hochspannungsmaschine.Use of the smoldering protection according to one of the preceding claims an electrical high-voltage machine. Verfahren zur Herstellung eines Glimmschutzes nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei dem eine Glasschmelze mit elektrisch leitendem anorganischem Material versetzt wird und aus der Glasschmelze Fasern bzw. Fäden gewonnen werden.Process for producing a smoldering protection according to one of the aforementioned claims, in which a glass melt with electrically conductive inorganic Material is added and fibers or threads are obtained from the glass melt become. Elektrische Maschine, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen Glimmschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.Electrical machine, characterized in that this one Glow protection according to one of the claims 1 to 9.
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